Гибридный линейный усилитель мощности

Гибридный линейный усилитель мощности

9zip.ru Ламповый звук hi-end и ретро электроника Гибридные усилители, или ламповые усилители без выходного трансформатора

Многих начинающих аудиофилов-любителей от построения хорошего лампового усилителя отпугивает сложность изготовления выходного трансформатора. Это же нужно где-то найти хороший мощный магнитопровод (сердечник) от ОСМ или ТС-180. 250, километры проволоки. А матёрые аудиофилы говорят, что и без того многовитковую первичную обмотку, которую замучаешься наматывать, нужно ещё и секционировать, разделяя кусками вторичной. В какую сторону это всё мотать, как не запутаться при подключении.

Между тем, существует подход, возможно, весьма спорный, который заключается в замене выходного трансформатора (да и выходной лампы, чего уж там) на. транзистор. Да-да, тот самый ненавистный “каменный” кремний, от которого так стремятся уйти к прозрачному вакууму.

Применение транзистора в качестве усилителя тока позволяет существенно упростить выходную часть усилителя, но стоит ли оно того? Ведь здесь мы лишаемся значительного количества ламповости – целой выходной лампы и трансформатора. Много ли это отнимет у звука и много ли добавит тот самый кремний?

Пока не соберёшь – не узнаешь. Возможно, кому-то придётся по душе этот компромисс между ламповостью и простотой. Поэтому здесь мы приводим две схемы, которые повторило большое количество людей. Кому-то звук таких усилителей сразу понравился, а кого-то – озадачил, заставив долго прослушивать.

Первая схема гибридного усилителя мощностью 8Вт под авторством Владислава Креймера опубликована в одном из номеров журнала “Радиолюбитель”. По заверениям автора, общий характер звучания формирует триод 6Н23П, а эмиттерный повторитель на составном транзисторе КТ825 лишь усиливает ток, “согласовывая” высокое сопротивление лампы с низким сопротивлением акустики. Выходной каскад работает в жёстком режиме “А” с током покоя в 1,25 ампер, который рассеивается резистором R3 – 27 ватт тепла, однако. Падение напряжения на резисторе R2 обеспечивает небольшую обратную связь. Автор отмечает прекрасные качества звука такого гибрида. КНИ – менее 1%.


Чувствительность усилителя – 0,6В. Линейная АЧХ в нижней части определяется ёмкостью конденсатора C1, при указанном на схеме номинале – это около 5 Гц.

Резистор R3 – проволочный, мощностью 20Вт. Как уже было отмечено, он сильно нагревается. R2 – двухваттный, можно составить из двух параллельно включенных одноваттных. Изменяя его сопротивление в пределах 0,2-1,2 Ома, можно менять величину обратной связи. При меньшем сопротивлении, чувствительность будет больше, при этом звук будет более “тёплым” и “жирным”, как охарактеризовал его автор. При увеличении чувствительность будет уменьшаться, а звук будет обретать большую прозрачность. Лампу нужно подбирать так, чтобы на эмиттере транзистора было напряжение 10-12,5 В. О самом транзисторе: здесь можно применить КТ825 с любым буквенным индексом. Автор отмечает, что старые транзисторы производства времён СССР “звучат” лучше. Возможно, импортные аналоги будут ещё лучше. Также можно применить два обычных транзистора вместо составного, особо заманчиво проделать это с германием. Требуется использование радиатора площадью 1000 кв.см. Транзистор и R3 суммарно будут выделять около 30Вт.

Питание усилителя должно быть качественным, без пульсаций. На схеме показан один из вариантов. Дроссель должен иметь не менее 300 витков диаметром 0,3-0,5мм на магнитопроводе от трансформатора на 10-20Вт. Сопротивление обмотки – 1. 2 Ома. Питание должно обеспечивать напряжение порядка 22 вольт на верхнем выводе R3. Не забудь о питании накала лампы, он не показан на схеме.

Если усилитель будет самовозбуждаться на ВЧ, в сетки ламп можно добавить антизвонные дроссели из 15 витков на маленьких ферритовых колечках.

Любители поэкспериментировать с “жирностью” звука могут зашунтировать R2 конденсатором ёмкостью 4700 мкФ, что исключит обратную связь. Это значительно увеличит чувствительность усилителя и немного уменьшит мощность.

Сопротивление резистора R3 должно быть равно сопротивлению нагрузки.

Вторая схема за авторством В.Гришина с КНИ 0,3% на номинальной мощности (16-20Вт). В отличие от предыдущей схемы, здесь лампа работает в линейном режиме. Биполярный транзистор заменён полевым, смещение которого формирует цепочка R5,R5,R6,D1,C2 для установки нужного тока покоя (3А) в классе “А”. Высокая ёмкость C2 обеспечивает мягкий переход транзистора в рабочий режим при включении.


Режим транзистора и номиналы на схеме рассчитаны для нагрузки сопротивлением 4 Ома. Для 8 Ом напряжение питания выходного каскада следует увеличить до 20 В, ток покоя выставить в 2,1А, индуктивность дросселя увеличить вдвое.

Такое необычное обозначение дросселя неслучайно. В авторском варианте его магнитопровод скомбинирован из феррита и железа. Сопротивление обмотки очень мало, поэтому по “постоянке” ток транзистора замкнут на массу. Переменная же составляющая поступает на акустику. Описание изготовление дросселя можно найти в “Радио” №3 за 2013 г.

Как и в первой схеме, очень важно обеспечить хорошее питание. Ёмкости в фильтрах блока питания выходного каскада могут доходить до 47000мкФ (для питания двух каналов). В анодном питании автор использовал кенотронный выпрямитель, дающий плавное нарастание напряжения. При использовании диодного выпрямителя затвор транзистора следует защитить стабилитроном.

Лампу можно заменить на 6С2П, 6Н1П, пересчитав номиналы резисторов R2 и R3 для нужного линейного участка характеристики. Стабилитрон можно заменить на КС175Ж, КС210Ж. Полевой транзистор может быть заменён на аналогичный по параметрам (например, IRF830, IRFZ24N), однако по качеству звука автор считает его незаменимым. Трансформатор для питания выходного каскада – с трёхкратным запасом мощности, на 150. 250Вт. При 4-омной акустике напряжение вторичной обмотки этого трансформатора должно быть 12 В, для 8-омной – 18 В. Анодный трансформатор – не более 15Вт. Можно попытаться подобрать понижающий трансформатор, подключив его “наоборот” к вторичной обмотке трансформатора питания выходного каскада.

Дроссель можно изготовить на броневом магнитопроводе ШЛМ 20×40. Для акустики на 4 Ома следует использовать провод диаметром 2 мм, для 8 Ом – 1,78 мм. Желающим избавиться от моточных изделий можно рекомендовать идеи из т.н. фолловера: схема. Также схема с генератором тока есть в “Радио” №12 за 2012 г.

Настройка этого гибридного усилителя осуществляется установкой необходимого тока покоя, контролируя его в течение 3-4 часов прогрева.

Входное напряжение должно быть не более 2 вольт. Мощность используемой акустики должна быть с двукратным запасом. Важно, что для данного усилителя предпочтительной является двухполосная акустика, т.к. при наличии в акустике фильтра среднечастотного звена преимущество непосредственного подключения нагрузки к выходному каскаду теряется.

Понравилась статья? Похвастайся друзьям:

Хочешь почитать ещё про ламповый звук? Вот что наиболее популярно на этой неделе:
Импульсный анодно-накальный преобразователь на IR2153 для лампового усилителя
Электронный дроссель для лампового усилителя
Онлайн-калькулятор расчёта по размерам магнитопровода габаритной мощности трансформатора
Иосиф Виссарионович одобряет.

Дальше в разделе ламповый звук hi-end и ретро электроника: Возвращаясь к усилителю на телевизионных лампах 6Ф5П, пожалуй, самая оптимальная схема усилителя на прекрасной и доступной лампе 6ф5п, несколько отличающаяся от классической.

Главная 9zip.ru База знаний радиолюбителя Контакты

Девять кучек хлама:

Дайджест
радиосхем

Новые схемы интернета – в одном месте!


Новые видео:

Гибридный усилитель

Усилитель собран по классической однотактной схеме. В процессе настройки изменил некоторые номиналы резисторов. Так потребовалось подобрать R23,R34, чтобы напряжение на анодах лампы 6п14п было 190в. Затем подбором R45 задаем анодное напряжение на лампе 6н3п 90-110в.

В роли темброблока применил схему на BA3822LS. Эта микросхема имеет неплохие технические параметры и стоит не дорого. Главный плюс ее применения это отсутствие огромного числа экранированных проводов и экранов, при отсутствии сигнала фоновых шумов и не слышал. Собранный темброблок подсоединить ко входу лампового УНЧ через подстроечные резисторы в 100ком.

При изготовление блока питания использовал готовый трансформатор ТС270 и чуток домотал витков поверх обмоток.

Один выпрямитель используется в обоих каналах. Выходные трансформаторы полностью самодельные, типа ТС-20.

Наматываем их следующим образом: первичная обмотка содержит 94 витка провода 0,47 и 900 витков проводом 0.18 короче в итоге должно быть так 94/900/94/900/94/. Первичную обмотку соединяем последовательно, вторичную параллельно.

Для корпуса взял листы трех миллиметрового алюминия. Ручки регулировок взял от дюралевые ручек от мебели, дырки рассверлил под нужный диаметр и одел через термоусадку непосредственно на переменные резисторы.

Корпус покрасил автоэмалью. Трансформатор блока питания выносной, для уменьшения паразитных связей.

Питание лампового каскада подается от нестабилизированного источника 300…350 вольт. Накальное напряжение 6,3 В выпрямлять и стабилизировать не требуется. Накал ламп правого и левого каналов усилителя можно подключить к одной обмотки трансформатора, а вот анодные цепи рекомендовано сделать отдельными.



Слуховой тест усилитель прошел великолепно – кристально чистое звучание особенно в середине и на верху звукового диапазона.

Входной усилитель выполнен на паре полевых транзисторов 2SK68A и на высоковольтных биполярных 2SC1941 образуя каскад, выполняющий функцию фазоинвертора для выходной двухтактной ступени на EL34 в триодном включении. Данная схема гибридного усилителя мощности на полевых транзисторах и лампах является очень высококачественной звукоусиливающей аппаратурой самого высокого класса, поэтому монтажу и пайке нужно выполнить максимально аккуратно и внимательно.

Статическую балансировку усилителя осуществляют триммером 5 кОм в цепи подачи фиксированного смещения на управляющие сетки, а динамическую 2-килоомным триммером в цепи питания коллекторов биполярных транзисторов. Несмотря на то, что в схеме присутствуют транзисторы, усилитель выполнен без ООС и обладает явным «ламповым» звуком.

Этот гибридный УМЗЧ обеспечивает полосу полной мощности от 30 Гц до 100 кГц и малосигнальную АЧХ от 10 Гц до 170 кГц. С Функцией усилителя напряжения и фазоинвертора справляется каскад на составных транзисторах Q1Q3, Q2Q4 с генератором тока Q8 в эмиттерных цепях и усовершенствованным токовым зеркалом Q5Q6Q7 в коллекторных.

Регулировку фиксированного смещения на управляющих сетках радиоламп осуществляют резистором R15 так, чтобы начальные токи анодов были около 40 мА. Выходной тороидальный трансформатор VDV3070PP Amplimo был приобретен на интернет аукционе. Его первичная обмотка имеет сопротивление 2757 Ом, его номинальная мощность 70 Вт

Эта схема гибридного усилителя выдает 80 Вт мощности на восьми омной нагрузке при коэффициенте гармоник 0,04%, полосе 5 Гц — 35 кГц (20 Вт, -3 дБ) и имеет отношении сигнал/шум более 100 дБ.

Единственный в схеме каскад усиления напряжения построен на биполярном транзисторе 2SC2547E с динамической нагрузкой на триоде ЕСС88.

Выходной каскад выполнен как двухтактный истоковый повторитель на комплементарной паре мощных полевых транзисторов IRF640, IRF9640. Их рабочую точку задают триммером PR1 при регулировке.

Конденсатор С2 и резистор R9 используются для формирования привычной для транзисторных усилителей цепочки добавки напряжения. В данном схеме она помогает радиолампе V1 обеспечивать нормальную раскачку выходной ступени при относительно невысоком анодном напряжении.

Аудио сигнал, через регулятор громкости на резисторе R1, попадает на триод VL1.1 (управляющую сетку) усилителя, и усиливается. Отрицательный потенциал смещения, немного запирает триод, образующийся на его управляющей сетке с помощью тока анода, который проходит через резисторы R3 и R4 находящиеся в катодной цепи. На этих сопротивлениях будет падать напряжение, поэтому относительно минусовой шины, на катоде лампы будет присутствовать положительное напряжение приблизительно +1,7В.

На управляющей сетке лампы усилителя, если сравнить с катодом, будет находится отрицательный потенциал смещения, поскольку сетка имеет общий контакт через резистор R1 с землей. Для снижения действия ОС в схеме лампового усилителя имеется сопротивление R3, которое шунтируется электролитической емкостью С1. Резистор R2 играет важную роль нагрузки анодной цепи лампового усилителя. Образующиеся на нем напряжение усиленного аудио сигнала, через разделительный конденсатор С2 поступает на управляющую сетку пентода лампы. Через первый выходной трансформатор, усиленный им сигнал поступает на громкоговоритель усилителя.

Резистор R8 и конденсатор С7 исполняют туже функцию, что и подобные им элементы в первом каскаде. C6 и R6 предназначены для изменения тембра звука. С помощью резистора R9 получается вторая цепь отрицательной обратной связи. Захватывая оба каскада лампового усилителя, она снижает уровень нелинейных искажений и создает наиболее плавное усилению аудио сигнала применительно ко всему диапазоне звуковых частот.

Второй трансформатор лампового усилителя наматывается на магнитопроводе сечением 10 см (Ш22 х 40). Первичная обмотка – провод ПЭВ-1 0,2-0,25 мм 1040 витков. Вторичная обмотка имеет 965 витков этого же провода, третья имеет 34 витков намотанная проводом ПЭВ-1 0,6-0,8 мм.

Первый трансформатор типа ТВЗ21. Разрешено использование любого выходного трансформатора от лампового телевизора.

Гибридный линейный усилитель мощности

В коротковолновых трансиверах передающий тракт обычно содержит мощный оконечный усилитель на электровакуумной радиолампе и предварительный усилитель на транзисторах. При этом, для согласования предварительного усилителя с оконечным, применяют резонансные цепи. Подобные же цепи включают и между предварительным усилителем и последним смесителем передающего тракта.

Такое построение передающего тракта трансивера нельзя считать оптимальным. Применение 2-х переключаемых резонансных контуров на входе и выходе предварительного усилителя усложняет устройство. Кроме того, включение коллектора мощного транзистора в цепь резонансного контура может принести к появлению нелинейных искажений, обусловленных большой нелинейностью емкости коллекторного перехода транзистора.

На рисунке приведена схема гибридного усилителя мощности, в выходном каскаде которого используется каскодное соединение биполярного транзистора VT4, включенного по схеме с общим эмиттером, и лампы VL1, включенной по схеме с общей сеткой.

Такое построение не лишь позволило хорошо согласовать низкое выходное сопротивление мощного транзистора со входом лампы, но и обеспечило исключительную линейность амплитудно-частотной характеристики каскада.

Другим важным преимуществом является то, что в лампе оказались «заземленными» три электрода — первая и вторая сетки и лучеобразующие пластины. Проходная емкость лампы стала пренебрежимо малой, вследствие чего отпала необходимость в ее нейтрализации.

Для повышения входного сопротивления оконечного каскада на его входе включен эмиттерный повторитель на транзисторе VT3. Поскольку эмиттер этого транзистора непосредственно соединен с базой транзистора VТ4, то ток покоя выходного каскада можно регулировать подстроечным резистором R20, включенным в цепь базы VТ3.

Для повышения линейности и температурной стабильности усилителя каскодный каскад охвачен последовательной отрицательной обратной связью через два параллельно включенных резистора R23 и R25. При токе покоя 25 мА, анодном напряжении 600 В и мощности сигнала на входе эмиттерного повторителя 8…10 мВт усилитель отдает мощность не менее 130 Вт на всех КВ диапазонах. При этом постоянная составляющая анодного тока равна 330 мА. Интермодуляционные искажения третьего и пятого порядка при выходной мощности 140 Вт не превышают —37 дБ.

В усилителе предусмотрена защита транзистора VТ4 от пробоя при неисправностях лампы, а также во время переходных процессов при ее разогреве. Для этого коллектор транзистора VТ4 через диоды VD2, VD3 подключен к стабилитрону VD4 с напряжением стабилизации 50 В. При нормальной работе усилителя диоды VD2, VD3 закрыты, поскольку напряжение на коллекторе VT4 не превышает 35 В. Если по какой-либо причине мгновенное напряжение на коллекторе превысит 50 В, диоды VD2, VD3 откроются и он окажется зашунтирован-ным низким дифференциальным сопротивлением стабилитрона VD4.

Входное сопротивление каскодного каскада (со входа эмиттерного повторителя) практически активно, мало зависит от частоты и близко к 400 Ом. Чтобы получить выходную мощность 130 Вт, достаточно иметь на входе эмиттерного повторителя ВЧ сигнал напряжением 1,8 В. Такой уровень вполне может обеспечить смеситель на транзисторах. (Если в трансивере последний смеситель передающего тракта выполнен на диодах, то мощность ВЧ сигнала на выходе смесителя не превышает, как правило, 0,05…0,1 мВт).

Для повышения коэффициента усиления на входе эмиттерного повторителя включен 2-хкаскадный широкополосный усилитель на транзисторах VT1 и VТ2. Входное сопротивление усилителя около 200 Ом, что хорошо согласуется с выходным сопротивлением обычных диодных смесителей. Коэффициент усиления в интервале частот 1…30 МГц практически постоянен и равен 26 дБ. Для получения выходной мощности 130 Вт на вход предварительного усилителя достаточно подать сигнал мощностью 0,05 мВт, т. е. усилитель можно включить непосредственно на выходе диодного смесителя передающего тракта КВ трансивера.

Когда на входе нет РЧ сигнала, усилитель потребляет ток около 40 мА от источника напряжением +15В и 25 мА от источника +600 В. Потому выгодно в режиме приема усилитель «закрывать». Для этой цели к цепям питания баз 3-х транзисторов VT1-VT3 подключены выходы инверторов D1.1 -DD1.3. В режиме приема на их входы подают логическую 1. При этом потенциал на выходах инверторов ниже напряжения открывания кремниевых транзисторов, вследствие чего все каскады усилителя закрыты. В режиме передачи на входы инверторов подают низкий логический уровень. Потенциал на выходах элементов DD1.1- DD1.3 становится высоким, и усилитель открывается.

Эквивалентное сопротивление выходного каскада усилителя около 900 Ом. Расчетные значения реактивных элементов П-контура для согласования усилителя с антенной приведены в таблице.

Значение элементов П-контура

Рабочая частота, МГц
Емкость первого конденсатора. пф
Индуктивность, мкГн
Емкость второго конденсатора, пф
Rн=50 Ом
Rн=75 Ом
Rн=50 Ом
Rн=75 Ом
Rн=50 Ом
Rн=75 Ом
1.85
3,6
7.05
14.15
21,2
28,5
4033
2073
1058
527
352
262
3433
1764
901
449
300
223
2.8
1,4
0,73
0,36
0,24
0.18
2.8
1,4
0,73
0,36
0,24
0.18
13765
7074
3612
1800
1201
894
9177
4716
2408
1200
801
596

Паспортное значение допустимой мощности рассеивания на аноде лампы 6П45С равно 35 Вт. В данном усилителе при анодном токе 330 мА на аноде лампы рассеивается мощность около 70 Вт. Но это не снижает заметно надежность лампы, поскольку мощность рассеивания достигает 70 Вт лишь на пиках огибающей SSB сигнала или во время телеграфных посылок. Средняя рассеиваемая мощность обычно не превышает допустимого значения.

Конструктивно лампа 6П45С и элементы согласующего П-контура размещены в экранированном отсеке, выводы из которого сделаны посредством проходных конденсаторов КТП. Для улучшения охлаждения лампы верхняя и нижняя крышки должны быть перфорированы. Следует отметить, что лампа лучше охлаждается при её горизонтальном положении. Транзисторы VT1 и VT3 размещены в непосредственной близости к панели лампы и закреплены на шасси так, чтобы обеспечивался хороший теплоотвод. Остальные элементы усилителя могут быть размещены на печатных платах трансивера.

Дроссель L6 выполнен на цилиндрическом диэлектрическом каркасе диаметром 14 мм и содержит 270 витков провода ПЭВ 0,33, намотанных виток к витку.

Дроссель L7 содержит 3 витка провода ПЭВ 0,11 , размещенных на резисторе R21. При правильном монтаже усилитель не требует настройки, единственная необходимая регулировка это установка тока покоя выходного каскада подстроечным резистором R20.

Гибридный усилитель для наушников

Усилитель вспыхнул своими чревом — на плате загорелся красный светодиод, под лампой синий светодиод, а сам накал лампы стал наливаться янтарным светом.
— Согласно канонам ламповой техники Ватсон, ей надо сначала прогреться минут десять — давайте же и мы не будем терять время и тоже прогреем свои организмы шотландским виски.
— Вполне согласен с канонами Холмс!

Через двадцать минут, уже с потеплевшим взором Холмс примерялся отверткой к подстроечным резисторам и вгонял усилитель в режим, следя за показаниями мультиметра.

— В усилителе главное что — Ватсон?
— Не знаю Холмс, наверное чистота и качество звука?
— Правильно Ватсон — вот поэтому мы сейчас покрутим этот желтенький подстроечный резистор и выставим на выходе усилителя ровно 12 вольт — таким образом усилитель сможет равномерно усиливать сигнал и давать неискаженный звук! Все — готово!



— Что я скажу вам Ватсон? Я скажу что:
1) усилитель великолепен — он живой, он чувствует меня, он дышит своим ламповым нутром и через полевой транзистор на выходе передает всё своё дыхание на наушники.
2) В схеме чувствуется рука итальянских схемотехников и предприимчивость китайских хунвейбинов, которые повторили сей девайс. Низкие частоты звучат как низкие, высокие частоты не рассыпаны, чувствуется напор звука — к черту приборы, музыку хочется слушать — настолько она хорошо звучит, а не назойливо передает какофонию звуков.
3) настройка проста как два пальца — необходимо иметь мультиметр и отвертку
4) низкое напряжение питания — меньше вероятность поражения электрическим током

— А теперь давайте Ватсон посмотрим на схему: хитроумные китайцы решили и здесь накосячить
1) не видно по входу разделительного конденсатора,
2) подстроечники использованы самые дешевые, а следовало поставить многооборотные для точной настройки
3) электролитичесие конденсаторы строго на 25 вольт и даже как будто Nichicon, однако стоило таки поставить на 35 вольт
4) регулятор громкости никакой и никуда ибо нет экранировки и прикосновение пальца к регулятору дает легкий фон
5) оригинально решен вопрос запитки накала лампы — накал осуществляется через оба источника тока на LM317, через которые по расчетам получается ток по 184 мА (в сумме 368 мА — типа из паспорта на лампу) Однако это можно не считать косяком, скорее наоборот — можно запитать усилитель от блока питания ноутбука.
6) греются полевики — китайского аллоя нужно поболее

— Так что Ватсон на сегодня хватит. Возьмите в следующий раз с собой нормальный трансформатор: сделаем лампочке отдельный накал, на входе поставим разделительный конденсатор, заменим подстроечники, навешаем на полевички и ЛМ-ки нормальные радиаторы, увеличим ток через полевики минимум в три раза и получим уже полноценный гибридный усилитель для колонок, а вот если добавим еще пару деталей — то замахнемся уже на схему фолловера Чуффоли
— Холмс — а у нас получится?
— Идите Ватсон, а то сейчас Скотланд-Ярд вызову и ничего у вас не получится, если будете надоедать мне и моему внутреннему миру!

Гибридный линейный усилитель мощности

В коротковолновых трансиверах передающий тракт обычно содержит мощный оконечный усилитель на электровакуумной радиолампе и предварительный усилитель на транзисторах. При этом, для согласования предварительного усилителя с оконечным. применяют резонансные цепи. Подобные же цепи включают и между предварительным усилителем и последним смесителем передающего тракта.

Такое построение передающего тракта трансивера нельзя считать оптимальным. Применение двух переключаемых резонансных контуров на входе и выходе предварительного усилителя усложняет устройство. Кроме того, включение коллектора мощного транзистора в цепь резонансного контура может привести к появлению нелинейных искажений, обусловленных большой нелинейностью емкости коллекторного перехода транзистора.

На рисунке приведена схема гибридного усилителя мощности, в выходном каскаде которого используется каскодное соединение биполярного транзистора VT4, включенного по схеме с общим эмиттером, и лампы VL1, включенной по схеме с общей сеткой. Такое построение не только позволило хорошо согласовать низкое выходное сопротивление мощного транзистора со входом лампы, но и обеспечило исключительную линейность амплитудно-частотной характеристики каскада. Другим важным преимуществом является то, что в лампе оказались “заземленными” три электрода – первая и вторая сетки и лучеобразующие пластины. Проходная емкость лампы стала пренебрежимо малой, вследствие чего отпала необходимость в ее нейтрализации.

Для повышения входного сопротивления оконечного каскада на его входе включен эмиттерный повторитель на транзисторе VT3. Поскольку эмиттер этого транзистора непосредственно соединен с базой транзистора VT4, то ток покоя выходного каскада можно регулировать подстроечным резистором R20, включенным в цепь базы VT3. Для повышения линейности и температурной стабильности усилителя каскодный каскад охвачен последовательной отрицательной обратной связью через два параллельно включенных резистора R23 и R25. При токе покоя 25 мА, анодном напряжении 600 В и мощности сигнала на входе эмиттерного повторителя 8. 10 мВт усилитель отдает мощность не менее 130 Вт на всех KB диапазонах. При этом постоянная составляющая анодного тока равна 330 мА. Интермодуляционные искажения третьего и пятого порядка при выходной мощности 140 Вт не превышают – 37 дБ.

В усилителе предусмотрена защита транзистора VT4 от пробоя при неисправностях лампы, а также во время переходных процессов при ее разогреве. Для этого коллектор транзистора VT4 через диоды VD2, VD3 подключен к стабилитрону VD4 с напряжением стабилизации 50 В. При нормальной работе усилителя диоды VD2, VD3 закрыты, поскольку напряжение на коллекторе VT4 не превышает 35 В. Если по какой-либо причине мгновенное напряжение на коллекторе превысит 50 В, диоды VD2, VD3 откроются и он окажется зашунтированным низким дифференциальным сопротивлением стабилитрона VD4.

Входное сопротивление каскодного каскада (со входа эмиттерного повторителя) практически активно, мало зависит от частоты и близко к 400 Ом. Чтобы получить выходную мощность 130 Вт, достаточно иметь на входе эмиттерного повторителя ВЧ сигнал напряжением 1,8 В. Такой уровень вполне может обеспечить смеситель на транзисторах. (Если в трансивере последний смеситель передающего тракта выполнен на диодах, то мощность ВЧ сигнала на выходе смесителя не превышает, как правило, 0,06. 0,1 мВт).

Для повышения коэффициента усиления на входе эмиттерного повторителя включен двухкаскадный широкополосный усилитель на транзисторах VT1 и VT2. Входное сопротивление усилителя около 200 Ом, что хорошо согласуется с выходным сопротивлением обычных диодных смесителей. Коэффициент усиления в интервале частот 1. 30 МГц практически постоянен и равен 26 дБ. Для получения выходной мощности 130 Вт на вход предварительного усилителя достаточно подать сигнал мощностью 0,05 мВт, т. е. усилитель можно включить непосредственно на выходе диодного смесителя передающего тракта KB траисивера.

Когда на входе нет РЧ сигнала, усилитель потребляет ток около 40 мА от источника напряжением +15В и 25 мА от источника +600 В. Поэтому выгодно в режиме приема усилитель “закрывать”. Для этой цели к цепям питания баз трех транзисторов VT1-VT3 подключены выходы инверторов DD1.1– DD1.3. В режиме приема на их входы подают логическую 1. При этом потенциал на выходах инверторов ниже напряжения открывания кремниевых транзисторов, вследствие чего все каскады усилителя закрыты. В режиме передачи на входы инверторов подают низкий логический уровень. Потенциал на выходах элементов DD1.1-DD1.3 становится высоким, и усилитель открывается.

Эквивалентное сопротивление выходного каскада усилителя около 900 Ом. Расчетные значения реактивных элементов П-контура для согласования усилителя с антенной приведены в таблице.

Гибридный линейный усилитель мощности

Каталог схем и конструкций для радиолюбителя, магазин цифровой
техники и аксессуаров, а также много другой полезной информации.
WEB.GEOWAP.MOBI » Усилители мощности ВЧ » Гибридный линейный усилитель мощности на лампе 6П45С
Панель управления

Популярное
Архив публикаций
Июль 2018 (1)
Сентябрь 2017 (1)
Август 2016 (1)
Ноябрь 2014 (1)
Октябрь 2014 (1)
Июнь 2012 (1)
Январь 2012 (1)
Октябрь 2011 (3)
Март 2011 (3)
Январь 2011 (1)
Декабрь 2010 (2)
Сентябрь 2010 (3)
Август 2010 (4)
Июль 2010 (12)
Июнь 2010 (5)
Май 2010 (8)
Апрель 2010 (4)
Март 2010 (13)
Февраль 2010 (26)
Январь 2010 (13)
Декабрь 2009 (13)
Ноябрь 2009 (2)
Октябрь 2009 (1)
Август 2009 (7)
Июль 2009 (3)
Июнь 2009 (14)
Май 2009 (11)
Апрель 2009 (19)
Март 2009 (24)
Февраль 2009 (32)
Январь 2009 (30)
Декабрь 2008 (29)
Ноябрь 2008 (11)
Октябрь 2008 (16)
Сентябрь 2008 (48)
Август 2008 (113)
Июль 2008 (125)
Июнь 2008 (500)
Май 2008 (2)

Наш опрос
Какой раздел сайта для Вас наиболее интересен?

Усилители мощности ВЧ : Гибридный линейный усилитель мощности на лампе 6П45С
Опубликовано: 5 января 2009 | Просмотров: 28646

В коротковолновых трансиверах передающий тракт обычно содержит мощный оконечный усилитель на электровакуумной радиолампе и предварительный усилитель на транзисторах. При этом, для согласования предварительного усилителя с оконечным. применяют резонансные цепи. Подобные же цепи включают и между предварительным усилителем и последним смесителем передающего тракта.

Такое построение передающего тракта трансивера нельзя считать оптимальным. Применение двух переключаемых резонансных контуров на входе и выходе предварительного усилителя усложняет устройство. Кроме того, включение коллектора мощного транзистора в цепь резонансного контура может привести к появлению нелинейных искажений, обусловленных большой нелинейностью емкости коллекторного перехода транзистора.

На рисунке приведена схема гибридного усилителя мощности, в выходном каскаде которого используется каскодное соединение биполярного транзистора VT4, включенного по схеме с общим эмиттером, и лампы VL1, включенной по схеме с общей сеткой. Такое построение не только позволило хорошо согласовать низкое выходное сопротивление мощного транзистора со входом лампы, но и обеспечило исключительную линейность амплитудно-частотной характеристики каскада. Другим важным преимуществом является то, что в лампе оказались “заземленными” три электрода – первая и вторая сетки и лучеобразующие пластины. Проходная емкость лампы стала пренебрежимо малой, вследствие чего отпала необходимость в ее нейтрализации.

Для повышения входного сопротивления оконечного каскада на его входе включен эмиттерный повторитель на транзисторе VT3. Поскольку эмиттер этого транзистора непосредственно соединен с базой транзистора VT4, то ток покоя выходного каскада можно регулировать подстроечным резистором R20, включенным в цепь базы VT3. Для повышения линейности и температурной стабильности усилителя каскодный каскад охвачен последовательной отрицательной обратной связью через два параллельно включенных резистора R23 и R25. При токе покоя 25 мА, анодном напряжении 600 В и мощности сигнала на входе эмиттерного повторителя 8. 10 мВт усилитель отдает мощность не менее 130 Вт на всех KB диапазонах. При этом постоянная составляющая анодного тока равна 330 мА. Интермодуляционные искажения третьего и пятого порядка при выходной мощности 140 Вт не превышают – 37 дБ.

В усилителе предусмотрена защита транзистора VT4 от пробоя при неисправностях лампы, а также во время переходных процессов при ее разогреве. Для этого коллектор транзистора VT4 через диоды VD2, VD3 подключен к стабилитрону VD4 с напряжением стабилизации 50 В. При нормальной работе усилителя диоды VD2, VD3 закрыты, поскольку напряжение на коллекторе VT4 не превышает 35 В. Если по какой-либо причине мгновенное напряжение на коллекторе превысит 50 В, диоды VD2, VD3 откроются и он окажется зашунтированным низким дифференциальным сопротивлением стабилитрона VD4.

Входное сопротивление каскодного каскада (со входа эмиттерного повторителя) практически активно, мало зависит от частоты и близко к 400 Ом. Чтобы получить выходную мощность 130 Вт, достаточно иметь на входе эмиттерного повторителя ВЧ сигнал напряжением 1,8 В. Такой уровень вполне может обеспечить смеситель на транзисторах. (Если в трансивере последний смеситель передающего тракта выполнен на диодах, то мощность ВЧ сигнала на выходе смесителя не превышает, как правило, 0,06. 0,1 мВт).

Для повышения коэффициента усиления на входе эмиттерного повторителя включен двухкаскадный широкополосный усилитель на транзисторах VT1 и VT2. Входное сопротивление усилителя около 200 Ом, что хорошо согласуется с выходным сопротивлением обычных диодных смесителей. Коэффициент усиления в интервале частот 1. 30 МГц практически постоянен и равен 26 дБ. Для получения выходной мощности 130 Вт на вход предварительного усилителя достаточно подать сигнал мощностью 0,05 мВт, т. е. усилитель можно включить непосредственно на выходе диодного смесителя передающего тракта KB траисивера.

Когда на входе нет РЧ сигнала, усилитель потребляет ток около 40 мА от источника напряжением +15В и 25 мА от источника +600 В. Поэтому выгодно в режиме приема усилитель “закрывать”. Для этой цели к цепям питания баз трех транзисторов VT1-VT3 подключены выходы инверторов DD1.1– DD1.3. В режиме приема на их входы подают логическую 1. При этом потенциал на выходах инверторов ниже напряжения открывания кремниевых транзисторов, вследствие чего все каскады усилителя закрыты. В режиме передачи на входы инверторов подают низкий логический уровень. Потенциал на выходах элементов DD1.1-DD1.3 становится высоким, и усилитель открывается.

Эквивалентное сопротивление выходного каскада усилителя около 900 Ом. Расчетные значения реактивных элементов П-контура для согласования усилителя с антенной приведены в таблице.

Примечание. Для использования усилителя в диапазоне 1,8 МГц следует уменьшите анодное напряжение до 300 В, а вторую сетку лампы VL1 подключить к стабилитрону VD4.

Паспортное значение допустимой мощности рассеивания на аноде лампы 6П45С равно 35 Вт. В данном усилителе при анодном токе 330 мА на аноде лампы рассеивается мощность около 70 Вт. Однако это не снижает заметно надежность лампы, поскольку мощность рассеивания достигает 70 Вт только на пиках огибающей SSB сигнала или во время телеграфных посылок. Средняя рассеиваемая мощность обычно не превышает допустимого значения.

Конструктивно лампа 6П45С и элементы согласующего П-контура размешены в экранированном отсеке, выводы из которого сделаны посредством проходных конденсаторов КТП. Для улучшения охлаждения лампы верхняя и нижняя крышки должны быть перфорированы. Следует отметить, что лампа лучше охлаждается при её горизонтальном положении. Транзисторы VT4 и VT3 размешены в непосредственной близости к панели лампы и закреплены на шасси так, чтобы обеспечивался хороший теплоотвод. Остальные элементы усилителя могут быть размешены на печатных платах трансивера.

Дроссель L6 выполнен на цилиндрическом диэлектрическом каркасе диаметром 14 мм и содержит 270 витков провода ПЭВ 0,33, намотанных виток к витку. Дроссель L7 содержит 3 витка провода ПЭВ 0,11, размещенных на резисторе R21.

При правильном монтаже усилитель не требует настройки, единственная необходимая регулировка – это установка тока покоя выходного каскада подстроечным резистором R20.

В. ЖАЛНЕРАУСКАС (UP2NV), г. Каунас,
РАДИО N 4, 1986 г. c.20-21.

Читайте также:  Как рассчитать мощность автомата однофазного?
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector